Climate change: the potential for latitudinal effects on algal biomass in aquatic ecosystems

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Abstract:

Arctic aquatic systems are considered to be highly susceptible to climate change. Both increases in temperature and nutrient input would be anticipated to alter primary production within these lakes. Consequently, understanding the current relationship between nutrients and productivity is crucial for predicting the effects of climate change. In this paper, we synthesize published data on algal biomass, total phosphorus, total nitrogen, maximum depth, altitude, longitude, and latitude to determine whether average algal biomass differs for temperate and arctic lakes. A total of 57 sources were used, resulting in data for 433 lake-years, ranging in latitudes from 41 to 79°N. Average algal biomass observed during the ice-free season increased significantly with phosphorous levels, but the latitude of the system had a significant negative impact on algal biomass. We briefly outline two major hypotheses, based on existing empirical evidence, for the lower algal yield found in higher latitude systems. The first hypothesis discusses bottom-up control and the influence of abiotic factors on algal biomass. The second hypothesis relates to food chain composition and top-down influences. The latitudinal effect on algal yield suggests that arctic lakes could dramatically increase in productivity if these systems experience increases in temperature and nutrient concentrations as predicted by climate change models.

Les écosystèmes aquatiques de l'Arctique sont considérés comme très sensibles aux changements climatiques. Les augmentations tant de température que d'apports de nutriments semblent devoir modifier la production primaire de ces lacs. Il est donc essentiel de comprendre les relations qui existent actuellement entre les nutriments et la productivité si l'on veut prédire les effets des changements climatiques. On trouvera ici une synthèse des données publiées sur la biomasse des algues, le phosphore total, l'azote total, la profondeur maximale, l'altitude, la longitude et la latitude, qui cherche à déterminer si la biomasse moyenne des algues est différente dans les lacs tempérés et les lacs arctiques. Un total de 57 sources dans la littérature ont fourni des données sur 433 lacs-années sur une étendue de latitudes de 41 à 79 °N. La biomasse moyenne des algues mesurée pendant la saison de dégel augmente significativement avec les concentrations de phosphore, mais la latitude du système a un effet négatif significatif sur la biomasse des algues. Nous décrivons brièvement deux hypothèses fondées sur des données empiriques pour expliquer la production réduite d'algues dans les systèmes des latitudes plus élevées. La première se base sur le contrôle ascendant et l'influence des facteurs abiotiques sur la biomasse des algues. La seconde est reliée à la composition de la chaîne trophique et aux effets descendants. L'effet de la latitude sur la production des algues laisse croire que les lacs de l'Arctique pourraient voir leur productivité s'accroître de façon spectaculaire s'ils subissent une augmentation de température ou de concentration de nutriments, comme le prédisent les modèles de changement climatique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2003

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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